facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip
Перевод страницы
 

ТЕОРИЯ ОЦЕНКИ ЖИДКОТЕКУЧЕСТИ МЕТАЛЛА

ТЕОРИЯ ОЦЕНКИ  ЖИДКОТЕКУЧЕСТИ  МЕТАЛЛА
Александр Выходец, кандидат технических наук, доцент

Одесский национальный университет им. И.И. Мечникова , Украина

Участник первенства: Национальное первенство по научной аналитике - "Украина";

Несмотря на множество работ по вопросам кристаллизации потоков железоуглеродистых сплавов и жидкотекучести, проблема ее анализа и расчета не решена в такой степени, что может быть применена к решению практической задачи.

 

Для того, чтобы теоретически обобщить кристаллизацию потока сплава, необходимо под жидкотекучестыо металла, проявляющуюся при перемещении, понимать длину потока, пробегаемого по руслу до потери расплавом вязкостных свойств, когда продолжительность течения определяется скоростью кристаллизации. При этом, наряду с увеличением твердой фазы происходит и растворение новообразований в потоке жидкого металла

Технологичность изготовления деталей определяется не только свойствами сплавов, которые, в свою очередь, позволяют контролировать технологический процесс, информировать о возможностях получения сплавов с заданной структурой и качественными характеристиками. При этом. важнейшее место принадлежит вопросам кристаллизации потоков сплавов. Невозможность, в достаточной мере, предвидеть ход процесса кристаллизации движущихся расплавов приводит  к изменениям в структуре и свойствах.

Изучение механизма кристаллизации потоков железоуглеродистых сплавов возможно только на основе углубления знаний по жидкому состоянию, изучения характеристик жидкого состояния химического состава сплава с тем, чтобы он выступал не просто как процентное содержание элементов, а отражал физическое состояние системы.

Современное состояние производства характеризуется стремлением к широкой автоматизации процессов. Все более широкое применение получает управление технологией с помощью компьютеров, которые, зачастую, проводят расчеты не на основе аналитических зависимостей, а исходя из данных практики. Автоматизация также сдерживается отсутствием многих данных по физико-химическим свойствам сплавов, которые экспериментально трудно, получить для бесчисленного множества вариантов химического состава.

Существенной особенностью процесса кристаллизации сплава в канале является образование корки на носке струи. В самом деле, процесс кристаллизации идет не только на поверхности контакта с руслом, но и в глубине потока. На середине потока скорость движения достигает максимальных значений, что позволяет вовлекать в поток твердые частички и транспортировать их в носовую часть, создавая впереди повышенную их концентрацию. Как известно, в носовой части поток разделяется, одна его часть преодолевает поверхностное натяжение и сопротивление русла, обеспечивает, тем самым дальнейшее перемещение; другая часть потока отражается и завихряется, что создает застойную зону. Завихрения, циркулирующие в небольшом пространстве способствуют выпадению твердой фазы, плотность которой выше плотности жидкости. Таким образом, на носке струи имеется более ярко выраженное стремление к затвердеванию за счет коагуляции частиц расплава. Поэтому, явления, происходящие на носке потока приводят к его остановке, что способствует развитию общей кристаллизации, приводящей к потере жидкотекучести. Вместе с этим, образование на носке потока твердой корочки имеет место в том случае, если локальная концентрация центров кристаллизации настолько велика, что может произойти лавинная кристаллизация. В противном случае имеет место явление фильтрации через зону повышенной концентрации твердых частиц на носке потока и дальнейшее перемещение всей системы. При этом, характер обстановки в этой части струи определяется скоростью перемещения сплава.

Среди многообразия технологических проб на  жидкотекучесть наибольшее распространение имеет спираль, при помощи которой стабилизируется скорость заливки и ферростатический напор.

Так как оценку жидкотекучести невозможно производить бенз связи с физическими свойства расплавов то астает вопрос о правомочности оценивать жидкотекучесть только лишь длиной затвердевшего потока.

В связи с этим, жидкотекучесть, как способность к перемещению металла, следует характеризовать энергией, а энергией приведенной к температуре, так как именно температура является тем важнейшим параметром, который определяет значения многих характеристик состояния. С другой стороны, способность жидкости перемещаться является функцией внутреннего трения, а также эффектов, возникающих на поверхности русла и свя­занных с размерами потока и величиной напора.

Обе группы факторов не являются однозначными. Так, если энергия способствует жидкотекучести, то вязкость ей препятствует. В таком случае, само явление жидкотекучести можно рассмотреть через соотношение положительных и отрицательных факто­ров в виде безразмерного параметра, величина которого опреде­ляется энтропией и вязкостью. Тогда получим:

Ж =                                                                                                        (1)

где

S - энтропия сплава,

mi - совокупность параметров, общая размерность которых обратна соотношению .

Для выполнения условия безразмерности выражения (8.6) совокупность параметров mi  следует рассматривать как

=                                                                                           (2)

Из факторов, определяющих жидкотекучесть, данной размер­ности соответствует комбинация

                                                                                                       (3)

Время течения металла можно представить в зависимости от давления потока, то есть:

                                                                                                                (4)

где,

Ρ - давление, г/см·сек2 ,которое можно рассматривать как произведение удельного веса на высоту ферростатического напора - H.

В результате жидкотекучесть представляется возможным выразить /183/ следующим образом:

Ж =                                                                                               (5)

где 

δΤ - разница между температурой сплава и формы,

Q - тепловой поток на литейную форму до момента оста­новки металла и потери имжидкотекучести.

Полученное критериальное выражение (8.10) послужило основой для обработки экспериментальных данных и составления таблиц (приложение 3) значений жидкотекучести.

Как следует из данных, приведенных в этих таблицах, жидкотекучесть представилось возможным охарактеризовать безразмерной величиной, определяемой только химическим составом, и сохра­няющей свое значение независимо от температуры заливки, теплоемкости формы, высоты напора и размеров· потока, что, в определенной мере, иллюстрируется горизонтальным ходом ломаных линий, приведенных на рис.8.15-16. Эта характеристика названа баллом жидкотекучести.

Введение балла жидкотекучести открывает возможность срав­нения жидкотекучести различных по химическому составу железоуглеродистых сплавов, не оговаривая, при этом, условий литья. В связи с этим, стирается значение понятий об истинной, нулевой и практической жидкотекучести, которые, в общем-то, широкого распространения не получили.

Такой подход к жидкотекучести не делает обязательной стабилизацию температуры заливки и ферростатического напора при отливке проб. Любая проба становится универсальной, если оценка результатов проводится по баллу жидкотекучести.

Различная степень сложности расчетов по уравнениям жидкотекучести [1]  нашла свое отражение в характере частотных кривых величин расхождения между расчетными и экспериментальными значениями, приведенными на рис. Так, при определении жидкотекучести сплавов многокомпонентного состава разброс значений значительно больше

Рис. Частотные кривые величин расхождений между экспериментальными и расчетными значениями жидкотекучести.

Температура заливки пробы на жидкотекучесть оказывает существенное влияние на формирование поверхностного слоя потока. С этим связана пористость, возникновение трещин, формирование отпечатка.

В настоящее время температура заливки определяется на основе практических данных, в соответствии с которыми температурный интервал может быть достаточно широким.

Вывод: Уравнение кристаллизациипотоков нашло свое э.ксперитментальное подтверждение через жидкотекучесть, которапя предварительно может быть оценена соответстьвующими расчетами по приведенной методике

 

Литература:

  • 1. Выходец А.М. Физика жидкотекучести расплава металла The results of the LXXXVII Interenational Conf. Properties of matter in the focus of attention modern theoretical doctrines. - London, Sept. 02, 2014, pp. 17-18
0
Ваша оценка: Нет Средняя: 6 (3 голоса)
Комментарии: 1

Вайдотас Матутис

"Уравнение кристаллизации потоков нашло свое экспериментальное подтверждение через жидкотекучесть" ... Удовольствие наблюдать как недостаточность теории дополняется практическими наблюдениями и в синтезе получается кое что пригодное для практического применения...Удачи в продолжении работы. С уважением и наилучшими пожеланиями, Вайдотас Матутис ( http://matutis.eu ) ( http://matutis.eu/thinking/ )
Комментарии: 1

Вайдотас Матутис

"Уравнение кристаллизации потоков нашло свое экспериментальное подтверждение через жидкотекучесть" ... Удовольствие наблюдать как недостаточность теории дополняется практическими наблюдениями и в синтезе получается кое что пригодное для практического применения...Удачи в продолжении работы. С уважением и наилучшими пожеланиями, Вайдотас Матутис ( http://matutis.eu ) ( http://matutis.eu/thinking/ )
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.